沪教版高中物理选修3-5 1.2探究动量守恒定律_学案1

恒口高中2013-2014高二物理学案 乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海


探究动量守恒定律

学习目标 1．知道动量守恒定律的内容，掌握动量守恒定律成立的条件，并在具体问题中判断动量是否守恒。2．学会沿同一直线相互作用的两个物体的动量守恒定律的推导。3．知道动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一。
学习重点 动量守恒定律的推导及其守恒条件的分析。
学习难点 动量守恒定律的理解和守恒条件的分析。
学习过程
自主学习 一、探究物体碰撞时动量的变化规律用气垫导轨作碰撞实验探究目的：探究物体碰撞时动量的变化规律探究过程：①实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿 运动，碰撞之后还沿同一直线运动； ②用 测量物体的质量；测量两个物体在碰撞前后的速度。 速度的测量：（光电门测速原理） 如图所示，图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有一定的宽度，设为L。气垫导轨上黄色框架上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置。 当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为t，则滑块相当于在L的位移上运动了时间t，所以滑块匀速运动的速度v= 。 二、动量守恒定律1．动量守恒定律的内容 。2．动量守恒定律的表达式 。3．系统： 。 内力： 。外力： 。4．动量守恒的条件：①系统内的任何物体都不受外力作用，这是一种理想化的情形，如天空中两星球的碰撞，微观粒子间的碰撞都可视为这种情形。 ②系统虽然受到了外力作用，但所受外力之和为零。像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形，两物体所受的重力和支持力的合力为零。 ③系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时，系统的总动量近似守恒。抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间，火药的内力远大于其重力，重力完全可以忽略不计，动量近似守恒。两节火车车厢在铁轨上相碰时，在碰撞瞬间，车厢间的作用力远大于铁轨给车厢的摩擦力，动量近似守恒。 ④系统所受的合外力不为零，即F外≠0，但在某一方向上合外力为零(Fx＝0或Fy＝0)，则系统在该方向上动量守恒。5．动量守恒定律的重要意义： 动量守恒定律和能量守恒定律一样，是自然界最基本的普适原理。它比牛顿运动定律的适用范围 ，它不但适用于宏观低速运动的物体，而且还适用于 。
合作探究 探究点一：动量守恒定律的推导〖物理情景〗如图表示在光滑水平面上做匀速运动的两个小球，质量分别是m1 和m2，沿着同一直线向相同的方向运动，速度分别是υ1和υ2，且υ2>υ1．则： （1）碰撞之前总动量：p= 经过一段时间，后一个小球追上前一个小球，两球发生碰撞。设碰撞后的速度分别是和则碰撞之后总动量：p= 那么和有什么关系呢？ 设碰撞过程两个小球所受的平均作用力为F1 和F2，两个力的方向如何？对A和B分别用动量定理：对第一个小球有： 对第二个小球有： 经过对上面两式的处理，你能否得到与的关系？请写出你的处理过程。探究点二：如图所示，质量为M的小车和车上站着一个质量为m的人一起以速度大小在光滑水平地面上向右匀速运动，当人以相对地的速度大小u向左水平跳出后，车的速度大小v为多少？将上题中的“当人以相对于地面的速度大小u水平向左跳出后”改为“当人以相对于车的速度大小u水平向左跳出后”，结果怎样？ 探究点三：如图所示，光滑地面上停有一辆带弧形槽的小车，车上有一木块自A处由静止下滑，最后停在B处，则此后小车将（ ）向左运动 B．向右运动 C．静止不动 D．系统不受内力作用 整个过程中系统所受合外力是否为零？竖直方向上呢？水平方向上呢？ 通过此题分析，你有什么收获？
达标检测 1．在下列各种现象中，动量守恒的是( )A．在光滑水平面上两球发生正碰，两球构成的系统B．车原来静止在光滑水平面上，车上的人从车头走到车尾，人与车组成的系统C．水平放置的弹簧，一端固定，另一端与置于光滑水平面上的物体相连，令弹簧伸长，使物体运动，物体与弹簧构成的系统D．打乒乓球时，球与球拍构成的系统2．把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平面上，枪发射出一颗子弹时，关于枪、弹、车，下列说法正确的是（ ）A．枪和弹组成的系统，动量守恒? B．枪和车组成的系统，动量守恒?C．三者组成的系统，因为枪弹和枪筒之间的摩擦力很小，使系统的动量变化很小，可以忽略不计，故系统动量近似守恒?D．三者组成的系统，动量守恒，因为系统只受重力和地面支持力这两个外力作用，这两个外力的合力为零?3．一个运动员在地面跳远，最远可跳L。如果它立在船头，船头离河岸的距离为L，他想从船头跳到岸上，下列说法正确的是（ ）A．他不可能跳到岸上 B．他有可能跳到岸上C．他先从船头到船尾，再从船尾跑到船头起跳可跳到岸上D．如果它原来站在船尾，然后从船尾跑到船头起跳可跳到岸上4．一辆平板车停止在光滑水平面上，车上一人(原来也静止)用大锤敲打车的左端，如图所示，在锤的连续敲打下，这辆平板车将( )A．左右来回运动 B．向左运动 C．向右运动 D．静止不动5．在光滑水平面上停着一辆平板车，车左端站着一个大人，右端站着一个小孩，此时平板车静止。在大人和小孩等速相向运动而交换位置的过程中，平板车的运动情况应该是( )A．向右运动 B．向左运动 C．静止 D．上述三种情况都有可能6．一个质量为5.4kg的保龄球，撞上一只质量为1.7kg静止的球瓶，此后球瓶以3m/s的速度向前飞出，而保龄球以1.8m/s的速度继续向前运动。求保龄球碰撞前运动速度的大小。 7．质量为30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一辆静止在光滑水平轨道的平板车上，已知平板车的70kg，求小孩跳上车后他们共同的速度。